DE19738926C2 - Verfahren zum Herstellen von hochpasteurisierter Milch und/oder Milchprodukten mit Frischmilcheigenschaften und verlängerter Haltbarkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von hochpasteurisierter Milch und/oder Milchprodukten mit Frischmilcheigenschaften und verlängerter Haltbarkeit, die unter Verwendung bekannter Erhitzungsverfahren mit indirekter Wärmeübertragung, die mit oder ohne Wärme­ rückgewinnung ausgeführt sein können, hergestellt wird.

Thermische Behandlungsverfahren zur Haltbarmachung von Milch mit indirekter Wärmeübertragung werden zur Kurz­ zeiterhitzung bis zu einem Temperaturbereich von 72 bis 75°C und einer Heißhaltezeit von 15 bis 30 s, zur Hocher­ hitzung bei 85°C und mit unterschiedlich langen Heißhal­ tezeiten, und bei der Ultrahocherhitzung bei einem Tempe­ raturbereich von 135 bis 150°C bei einer Heißhaltezeit von 1 bis 10 s angewandt.

Weiterhin sind als Langzeiterhitzungsverfahren die Dauer­ erhitzung bei 65°C und die Sterilisation bei 105 bis 125 °C bekannt. Beide Verfahren arbeiten mit Heißhaltezeiten von 15 bis 30 Minuten.

Die Anwendung der einzelnen Verfahren, die zum einen die gemeinsame Zielstellung haben, durch die Wärmebehandlung Mikroorganismen abzutöten, die beim Menschen Krankheiten verursachen können und zum anderen die Haltbarkeitszeit der Milch in Abhängigkeit der Intensivität der Wärmebehandlung und der entsprechenden Abfüllung mehr oder weniger zu verlängern, bringen jedoch unterschiedliche Qualitätsparameter der Milch hervor.

Bei einer Kurzzeiterhitzung und Dauererhitzung der Milch werden durch die Pasteurisierung die Milchinhaltsstoffe kaum verändert, so daß die Milch einerseits ihre Frisch­ milcheigenschaften nicht verliert und andererseits kann durch diese Temperaturführung keine vollständige Inakti­ vierung der Mikoorganismen, besonders der Säurebildner erreicht werden, so daß nur eine Haltbarkeitszeit von 8-10 Tagen bei einer Lagertemperatur von maximal 10°C erreicht werden kann.

Bei der Hocherhitzung der Milch erfolgt eine intensivere Wärmebehandlung, wodurch die Mikroorganismen inaktiviert und die Säurebildner der Milch abgetötet werden. Die Spo­ renbildner jedoch werden nicht oder nur unwesentlich in­ aktiviert. Das hat zur Folge, daß beim Verderb einer nicht reinfizierten Milch diese nicht säuert, sondern vorwiegend proteolytische Veränderungen auftreten, die zum Verderb führen. Damit ist die Haltbarkeitszeit ähn­ lich wie bei der Kurzzeiterhitzung auf ca. 8-10 Tagen bei einer Lagertemperatur von maximal 10°C beschränkt. Darüber hinaus treten durch die intensive Wärmebehandlung sensorische Veränderungen im Endprodukt auf, so daß die Frischmilcheigenschaften verloren gehen.

Die Sterilisation führt zu theoretisch unbegrenzt lange haltbaren Konserven. Durch die sehr intensive Wärmebe­ handlung bei der Sterilisation ist die Milch keimfrei aber stark sensorisch verändert. Besonders treten Koch­ geschmack, eine Maillardreaktion und Farbveränderungen ein und die Molkenproteine sind vollständig denaturiert. Darüber hinaus sind die Laktulose- und Furosionswerte extrem hoch.

Beim Ultrahocherhitzungsverfahren wird die Milch in zwei Stufen erhitzt, zuerst auf ca. 95°C, mit einer Heißhalte­ zeit zur Stabilisierung, um geschädigtes Molkeneiweiß infolge der Denatuierung zu stabilisieren und damit die Durchhaltezeit des UHT-Bereichs zu verbessern. Anschließend erfolgt dann die Ultrahocherhitzung auf 130 bis 150°C. Auf diese Weise werden nahezu alle hitze­ resistenten Sporen zerstört, so daß eine derart behan­ delte Milch bei entsprechender aseptischen Abfüllung und Lagertemperatur, die der Zimmertemperatur entsprechen kann, bis zu mehreren Monaten gelagert werden kann. Durch die extreme Temperaturbelastung zur Eliminierung der aktiven Mikroorganismen tritt jedoch eine sensorische Veränderung der Eigenschaften der Milchinhaltsstoffe auf, die die Produktqualität beeinträchtigen, in deren Folge die Frischmilcheigenschaften verloren gehen, die jedoch beim Verzehr durch den Konsumenten gewünscht werden. Darüber hinaus werden auch einige ernährungsphysiologisch wichtigen Inhaltsstoffe, wie die Molkeneiweiße stark denaturiert. Auch Hitzeindikatoren, wie Laktulose nehmen Werte über 300 mg/l ein.

Um die sensorischen Veränderungen bei der thermischen Be­ handlung der Milch weitgehend auszuschließen und trotzdem eine lange Haltbarkeit der Milch zu gewährleisten, sind auch direkte Erhitzungsverfahren bekannt. Bei den direk­ ten Verfahren wird die vorgewärmte Milch durch eine di­ rekte Dampfinjektion erhitzt und zwar bei der Hochpas­ teurisierung auf 125°C oder bei der Ultrahocherhitzung auf 135 bis 150°C und anschließend in einem Vakuumbe­ hälter bei einer Entspannungstemperatur von 76°C ent­ spannt, wodurch das Wasser aus der Milch verdampft. Obwohl dieses Verfahren eine gute Produktqualität auf­ weist und die Frischeeigenschaften durch die Wärmebe­ lastungswerte trotz langer Haltbarkeit in Abhängigkeit von der Erhitzungstemperatur kaum verloren gehen, wird dieses Verfahren aus wirtschaftlichen Gründen nur in seltenen Fällen angewandt. Zum einen sind die Betriebs­ kosten gegenüber dem indirekten Verfahren sehr hoch, weil bei Temperaturen oberhalb 80°C keine Wärmerückgewinnung möglich ist und zum anderen liegen auch die Anschaffungs­ kosten wesentlich höher als für indirekten Anlagen. Diese beiden Faktoren spielen aber neben der Produktqualität eine ganz entscheidende Rolle im Wettbewerb.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die eingangs genannten wirtschaftlichen Verfahren mit indirekter Wärmeübertragung dadurch zu verbessern, daß durch eine indirekte Wärmebehandlung der Milch die sensorischen Eigenschaften der Frischmilch erhalten bleiben und Haltbarkeitszeiten von 10 bis ca. 45 Tagen bei einer Lagertemperatur von 8 bis 10°C erreicht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Milch sanft bis zu einer Temperatur in einem Tempe­ raturbereich von 65 bis 95°C vorgewärmt wird und unmit­ telbar nach der Vorwärmung eine Hochpasteurisierung bei einer Temperatur im Temperaturbereich von 100 bis 130°C mit einer gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit der Vor­ wärmung erhöhten Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt wird und daß anschließend die hochpasteurisierte Milch ohne definierte Heißhaltung einer Schockkühlung unter­ worfen wird.

Durch die Verfahrensdurchführung wird gewährleistet, daß die Wärmebelastung auf die Milch im gesamten Verfahrens­ ablauf sehr günstig gestaltet werden kann, so daß zum einen eine ausreichende Abtötung der haltbarkeitsbegren­ zenden Mikroorganismen und Sporenbildner erreicht werden kann, die je nach den gegebenen Abfüllbedingungen eine Haltbarkeit der Milch bis zu 45 Tagen bei 10°C möglich macht und zum anderen treten keine wesentlichen Verän­ derungen der physiologischen Eigenschaften der Milchin­ haltsstoffe auf. Vielmehr, der Kochgeschmack wird vermie­ den, Hitzeindikatoren treten nur begrenzt auf und der Gehalt an Laktolose beträgt unter 50 mg/kg Milch. Auf diese Weise können die Frischmilcheigenschaften bei einer hochpasteurisierten Milch bei verlängerter Haltbarkeit erhalten, was vom Konsumenten gewünscht wird.

Durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Hochpasteurisierung, die damit extrem schnell verläuft, kann ein Ansetzen von eventuell während der Vorwärmung denatuierten Molkeneiweißanteilen bei der Hochpasteu­ risierung ausgeschlossen werden, wodurch die Verfügbar­ keit der Anlage, ohne eine thermische Stabilisierung der thermisch sensiblen Molkeneiweiße durchzuführen, erheb­ lich verlängert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfinderischen Verfahrens wird die Vorwärmung nur bis zu der Temperatur durchgeführt, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der die Detanuierung der Molkeneiweiße einsetzt. Auf diese Weise ist es möglich, die Detanuierung der Molkeneiweiße im gesamten Verfahrensablauf zu begrenzen. Folglich kön­ nen nicht nur die sensorischen Eigenschaften des Endpro­ dukts sondern auch die Verfügbarkeit der Anlage kann weiter verbessert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung des erfin­ derischen Verfahrens, wird die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Hochpasteurisierung um ein mehrfaches ge­ genüber der Vorwärmung erhöht, vorzugsweise mindestens um das Zweifache. Auf diese Weise kann die Zeit der Wärmeeinwirkung auf die Milch extrem kurz gehalten werden, was zum einen das thermisch sensible Molkeneiweiß schont und die sensorichen Eigenschaften einer Frischmilch erhält und zum anderen ausreichend ist, um zum Verderben der Milch geeignete Sporenbildner und Mikroorganismen aus­ reichend abzutöten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung des erfin­ derischen Verfahrens wird die Hochpasteurisierung bei einer Temperatur von 125°C durchgeführt, die für die angestrebte Haltbarkeitszeit ausreichend ist und eine farbliche Veränderung und einen Kochgeschmack sowie einen nicht milchtypischen Geruch einer Frischmilch vermeidet.

Weitere Ausführungen des erfinderischen Verfahrens sind in den nachgeordneten Ansprüchen angegeben.

Mit diesem erfinderischen Verfahren ist es möglich eine hochpasteurisierte Milch dem Konsumenten zur Verfügung zu stellen, die zum einen unter Nutzung der wirtschaftlichen Aspekte der Verfahren der indirekten Wärmeübertragung hergestellt wird und damit peisgünstig erworben werden kann und zum anderen weitgehend die sensorischen und er­ nährungsphysiologischen Eigenschaften einer Frischmilch aufweist, die eine Haltbarkeitszeit gewährleistet, die für eine längere Lagerung beim Konsumenten ausreichend ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beige­ fügten Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: ein schematisches Blockschaltbild einer Hochpasteurisierunganlage,

Fig. 2: einen Temperaturverlauf einer Hochpasteurisie­ rungsanlage.

Für die Durchführung des Verfahrens findet eine an sich bekannte Erhitzungsanlage mit indirekter Wärmeübertragung Anwendung, die vorzugsweise eine Wärmerückgewinnung aufweist. Diese Erhitzungs­ anlage besteht im wesentlichen aus einem Vorwärmer 1, der eine Austauscher-, eine Erhitzer- und eine Kühlabteilung aufweist, und einem Hocherhitzer 2, der eine Austauscher- und eine Erhit­ zerabteilung aufweist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, kann zwischen dem Vorwärmer 1 und dem Hocherhitzer 2, die in diesem Beispiel Plattenwärmeübertrager sind, ein Homogenisator 3 zwischengeschaltet werden.

Die für das Verfahren notwendige Erhöhung der Strömungsgeschwin­ digkeit im Hocherhitzer 2 wird vorzugsweise durch unterschiedli­ che Strömungsquerschnitte erreicht. Zu diesem Zweck ist die Er­ hitzerabteilung im Hocherhitzer 2 mit einem Strömungsquerschnitt ausgelegt, der kleiner ist als der Strömungsquerschnitt in der Austauscher- und Erhitzerabteilung des Vorwärmers 1. Zur Über­ windung der mit der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit ein­ hergehenden höheren Druckverluste ist eine Druckerhöhungsein­ richtung vorgesehen, die beispielsweise zwischen dem Vorwärmer 1 und dem Hocherhitzer 2 zwischengeschaltet wird.

Im dargestellten Beispiel wird, wie in Fig. 1 gezeigt, der zwi­ schengeschaltete Homogenisator gleichzeitig als zusätzliche Druckerhöhungseinrichtung für den Hocherhitzer genutzt.

Wie bei der in Fig. 2 gezeigten Temperatur, tritt die Milch mit einer Temperatur von ca. 10°C in die Austau­ scherabteilung des Vorwärmers 1 ein und wird durch die im Gegenstrom fließende hochpasteurisierte und bereits auf ca. 80°C rückgekühlte Milch vorgewärmt und anschließend in der Erhitzerabteilung des Vorwärmers 1 durch eine zusätzlich zugeführte Wärmeenergie auf eine Temperatur erhitzt, die geringfügig unter der Temperatur liegt, bei der die Denaturierung der Molkeneiweiße einsetzt.

Danach wird die so vorerwärmte Milch ohne definierte Heißhaltezeit dem Homogenisator 3 zugeführt und homoge­ nisiert und tritt mit dem Druck des Homogenisators in die Austauscherabteilung des Hocherhitzers 2 ein und wird durch die im Gegenstrom bereits hochpasteurisierte Milch weiter erhitzt und durch zugeführte Fremdenergie zu der Erhitzerabteilung des Hocherhitzers, mit einer gegenüber der Vorwärmung erhöhten Strömungsgeschwindigkeit extrem schnell und für eine extrem kurze Zeit auf 125°C hoch­ pasteurisiert. Anschließend verläßt die so hochpasteuri­ sierte Milch die Erhitzerabteilung und tritt unmittelbar, d. h., ohne definierte Heißhaltezeit in die Austauscher­ abteilung des Hocherhitzers ein, in dem die hochpasteu­ risierte Milch durch die im Gegenstrom fließende vorge­ wärmte Milch schockartig auf ca. 80°C gekühlt wird.

Nach dieser Schockkühlung tritt die auf 80°C gekühlte Milch in die Austauscherabteilung des Vorwärmers 1 ein und wird durch die im Gegenstrom fließende Milch weiter abgekühlt und in der anschließenden Kühlabteilung des Vorwärmers 1, die mit zusätzlichem Kühlmedium gespeißt wird, auf ca. 4°C gekühlt.

Der in diesem Beispiel dargestellte Temperaturverlauf stellt nur ein bevorzugten Temperaturverlauf dar und kann bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung abgeändert sein.

Darüber hinaus wurde das erfindungsgemäße Verfahren zum besseren Verständnis ausschließlich auf eine hochpasteu­ risierte Milch abgestellt. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet dürfte es aber selbstverständlich sein, daß auch andere Milchprodukte nach diesem Verfahren hochpasteuri­ siert werden können, ohne die erfinderische Lehre, die durch dieses Verfahren dargelegt wurde, zu verlassen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen von hochpasteurisierter Milch und/oder Milchprodukten mit Frischmilcheigen­ schaften und, verlängerter Haltbarkeit, unter Verwen­ dung bekannter Erhitzungsanlagen mit indirekter Wär­ meübertragung, die mit oder ohne einer Wärmerückge­ winnung ausgeführt sein können, dadurch gekennzeich­ net, daß die Milch sanft bis zu einer Temperatur in einem Temperaturbereich von 65 bis 95°C vorgewärmt wird und unmittelbar nach der Vorwärmung eine Hoch­ pasteurisierung bei einer Temperatur im Temperatur­ bereich von 100 bis 130°C mit einer Strömungsge­ schwindigkeit durchgeführt wird, die höher ist als die Strömungsgeschwindigkeit bei der Vorwärmung, und daß nach der Hochpasteurisierung die Milch ohne definierte Heißhaltung einer Schockkühlung unter­ worfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Milch maximal bis zu der Temperatur vorge­ wärmt wird, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der die Denaturierung der Molkeneiweiße einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Hochpasteurisierung ein Mehrfaches der Strömungsgeschwindigkeit der Vorwärmung beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Hoch­ pasteurisierung dem Zweifachen der Strömungsgeschwin­ digkeit der Vorwärmung entspricht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochpasteurisierung bei einer Temperatur von 125°C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schockkühlung der hochpasteu­ risierten Milch annähernd bis an die Temperatur der Vorwärmung durchgeführt wird.

7. Verfähren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vorwärmung und der Hochpasteurisierung eine Homogenisierung durchge­ führt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Homogenisierung nach der Schockkühlung durchgeführt wird.